CN103599922B - 土壤重金属吸附剂 - Google Patents
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Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
土壤重金属吸附剂，各组分的质量百分比为：泥炭22.8-34.2%，天然腐殖土11.2-26.6%、蚵壳粉10.2-25.8%、生物碳28.8-40.4%。该土壤重金属吸附剂的制备方法是：各组分按上述质量百分比充分搅拌后，在10℃以上的气温,置放于车间发酵；发酵15天后就可包装。该土壤重金属吸附剂的使用方法如下：每亩施用500-600公斤土壤重金属吸附剂，让土壤重金属吸附剂与土壤充分混合，拌好后静置3天，这期间水田中的水不进也不出。该土壤重金属吸附剂所吸附的重金属元素，不会因阳离子交换容量的作用而游离出来，于是土壤溶液中的重金属浓度大幅度下降，溶液中可供植物根群吸收的重金属元素微乎其微，在这种土壤环境下生长出的作物农产品，重金属含量自然极低，符合国家规定的安全含量以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种土壤改良剂，特别涉及一种大幅度降低土壤溶液中重金属浓度的土壤改良剂及其制备方法。
背景技术
土壤重金属特别是镉含量的增加会使土壤中细菌、固氮菌的数量明显减少，会破坏植物体中的叶绿素，减少根系对水分和养分的吸收，抑制根系对氮的固定和硝酸还原酶活性。镉通过食物链进入人体后，与人体内的特定蛋白质及各种酶发生强烈反应使它们失去活性，并在人体某些器官中积蓄起来造成慢性中毒，同时还干扰铜，钴，锌在体内的正常代谢，诱发各种疾病，甚至死亡。
2重金属镉来源
2.1工业污染
一些良田周围有单个或者多个工厂，有一条或者数条公路，工厂废气，汽车尾气中的镉进入土壤中最主要方式都是通过大气沉降。如瑞典中部Falun市区的镉污染，工厂废气中的镉，由于风的输送，从工厂中扩散到周边地区。
2.2工业污泥利用
污泥是由水和污水处理过程中所产生的固体沉淀物，它具有含水量高，有机质含量高的特点，并且含有大量植物所必需的营养成分，如氮、磷、钾等和各种微量元素，同时具有不板结土壤，肥效高于一般农家肥和可以降低农业生产成本的优点，因此施用污泥既可肥田，又有利于土壤质量的改良。但同时污泥中也程度不同地含有As，Cd，等重金属元素，农田被迫接受着来自市政的污泥，其中使农田重金属含量升高的主要原因是土壤接受了来自城市污水处理厂所产生的污泥和被工业废水污染过江河湖泊的底泥。且土壤一旦遭受重金属污染，难以彻底消除。
2.3土壤肥料污染
肥料分为化肥和有机肥两种，重金属进入两种肥的途径也是截然不同的。化肥中重金属含量比有机肥的要少的多。化肥中的镉元素主要是来自如磷酸二铵等磷肥。在生产重钙和过磷酸钙过程中，由于有磷矿直接进入最终产品，所以含镉量高于用磷酸加工的磷酸一铵和磷酸二铵等产品，虽然热法磷酸工艺使其后加工产品中的镉含量降低，但是此法由于经济原因不用作肥料的加工。因此所选择的磷矿直接关系到最终产品中镉含量。在湿法磷肥加工过程中，磷矿石中大约70%-80%的镉最终会被转移至磷肥中。
表1不同磷肥品种的镉含量
中国磷肥大部分使用的是低镉磷矿资源，磷矿中含镉量一般低于3mg/kg，俄罗斯科拉磷矿含磷量也较低。而进口磷肥主要来自美国、摩洛哥等地区，磷矿含镉量则高达60-120mg/kg。
有机肥料大多数是动物粪便和秸秆的混合物。近来年我国迅速发展的禽畜养殖业，其禽畜粪便成为有机肥主要来源，但我国禽畜饲料在生产中存在超量加入重金属元素现象。当饲料在使用矿物质饲料原料时就可能造成镉的污染，特别是在使用加工不完全的锌矿物质原料时就会人为造成饲料中镉的污染，因此矿物质饲料原料使用不当是造成饲料中镉污染的主要原因。尤其是一些小作坊，为了降低成本，采用廉价原料或者恶意掺假用皮革粉参入鱼粉并采用低劣的加工方法生产饲料，使其重金属含量升高，由此动物粪便和相应有机肥重金属含量也会升高。所以重金属的污染主要来自有机肥料。而且重金属在有机肥中会有所积累，因为有机肥中有机物主要由纤维素、半纤维素、胡敏酸、胡敏素、富里酸及简单有机物组成。其中活性较高的组分为胡敏酸、富里酸和低分子有机物，对重金属有强烈的吸持作用，在生产或制作过程中存在外源重金属污染物，则会导致重金属在有机肥中的积累。
⑵现有重金属污染治理
1.客土法
此法就是向受到污染的土壤中加入大量的未污染土壤，覆盖其表面或者均匀的混合，尽量避免重金属元素与根系的接触或者使污染物含量下降到临界危害含量以下，从而达到减轻危害的目的。此法适用于污染面积不大的被污染土壤。但对于某些污染面积很大的土壤并不适用，因为成本太高，操作复杂。
2.翻耕法
这种方法的原理是稀释耕层中污染物浓度，把污染物质浓度高的上层翻至下层，浓度低得就由下层翻至上层。当然这种方法也有一定的局限性，如耕层下面的污染物浓度也非常高或者是土层浅薄，则这个方法无效。
3.化学治理措施
化学治理主要的方法就是向土壤中投入抑制剂，改良剂，增加土壤有机质，和粘粒的含量，阳离子代换量改变土壤中的Eh,Ph和电导等物理化性质，使土壤中的镉发生氧化还原等作用，从而降低镉的生物有效性。土壤中的PH对镉活性影响很大，随着PH升高，可增加土壤表面负电荷对Cd2+的吸附。再者是投入石灰性物质，如碳酸钙，熟石灰等，使其生成沉淀活性逐渐降低。这也是在被镉污染的土壤上施用石灰从而降低植物吸收镉的有效方法之一。在土壤中增施易溶性正磷酸化合物，一方面可以提高土壤中磷含量，另外可促使重金属形成不溶性化合物，尤其是土壤污染比较严重时更加有效，因为要使重金属形成难溶性沉淀，就需要有一定的浓度的的该种重金属盐形成饱和溶液以保证使之产生沉淀。易溶性正磷酸化合物对镉的抑制作用同样有效。Gworek用膨润土合成沸石等硅铝酸盐作为添加剂可以钝化土壤中重金属，显著降低了受镉污染土壤中镉的作用浓度。杨景辉研究表明，施用磷酸盐类物质可使重金属镉形成难溶性的磷酸盐。李明德等通过人工模拟污染、盆栽试验的方法，研究了海泡石对镉污染土壤的改良效果，结果表明海泡石不仅能抑制空心菜对镉的吸收，还可降低镉在土壤中的有效性，也可作为土壤镉污染的改良剂。
4.农业生态修复措施
农业生态修复措施是依据可持续发展的战略思想，因地制宜的改变一些耕作习惯，从而减轻镉的危害，在被污染土壤中种植不吸附镉的植物或种植吸附镉植物将其移除以提高土壤质量。选择抗污染的植物和不在镉污染的土壤种植进入食物链的植物。例如在含镉100mg/kg的土壤上改种苎麻，五年后，土壤的镉含量平均降低27.6%；因地制宜地种植玉米、水稻、大豆、小麦等作物。
5.生物修复
生物修复就是利用有某些特定的动植物去吸附或者吸收污染物质，从而降低污染物在土壤中的浓度。包括微生物修复，低等动物修复和植物修复。如微生物，蚯蚓，藕等。对镉有强吸附能力的植物有蕨类和十字花科植物。
植物修复技术是指将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上，该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，将植物收获并进行妥善处理(如灰化回收)后即可将该种重金属移出土体，达到污染治理与生态修复的目。植物修复包括植物吸收，植物固定，植物挥发等，现在运用最广的是植物吸收。如：彭克俭表明龙须眼子菜能有效的从溶液中去除镉和铅，也可把它干样作为吸附剂去除工业中的镉和铅。潘志明等采用正交试验法对肾蕨进行盆栽，通过对肾蕨根茎叶系列样品中镉进行分析，发现肾蕨对镉有较好的富集作用。张志杰等用凤眼莲对含镉废水进行7-10天的养殖净化，去除率可达62%-89%。刘威等人通过野外调查和温室试验，发现并证实宝山堇菜(Violabaoshanensis)是一种富集镉能力很强的植物。证明堇菜可以超量的吸附镉。吴双桃研究表明，美人蕉可从土壤中带走大量的镉，它适合种植于低浓度污染土壤，在镉污染环境的修复方面具有良好的应用前景。1989年，Baker在欧洲中西部发现了天蓝褐蓝菜，一种能富集Cd含量高达2130mg/kg的十字花科植物[23]。与传统的修复方法相比，植物修复具有绿色、环保、经济等优势。但是植物修复目前尚处于试验阶段，无法大规模大面积的进行实地修复，面对日益严重的重金属污染，当务之急还是要完善该技术，提高植物修复效率。
6总结
镉污染及重金属污染的防治不单是单个技术问题和某个单位的责任，而是全面的技术问题和整个社会责任，需要有关部门和全部社会有机结合起来，加强环境管理，有效解决环境问题，为我们的子孙后代创造一个更美好的明天。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种土壤重金属吸附剂及其制备方法。该土壤重金属吸附剂所吸附的重金属元素，会被孔隙中的负电位强力的锁住，不会因阳离子交换容量的作用而游离出来，于是土壤溶液中的重金属浓度大幅度下降，溶液中可供植物根群吸收的重金属元素微乎其微，在这种土壤环境下生长出的作物农产品，重金属含量自然极低，符合国家规定的安全含量以下。
本发明采用如下技术方案：
土壤重金属吸附剂，包含如下组分，各组分的质量百分比为：泥炭22.8-34.2%，天然腐殖土11.2-26.6%、蚵壳粉10.2-25.8%、生物碳28.8-40.4%。
进一步说，该土壤重金属吸附剂的制备方法如下：步骤一：各组分按上述质量百分比充分搅拌后，在10℃以上的气温,置放于车间发酵；步骤二：发酵15天后就可包装。
进一步说，该土壤重金属吸附剂的使用方法如下：每亩施用500-600公斤土壤重金属吸附剂，让土壤重金属吸附剂与土壤充分混合，拌好后静置3天，这期间水田中的水不进也不出。
重金属元素进入土壤后，被植物吸收过程是十分复杂的。它必须经过活化作用变成离子形式进入土壤溶液中才能被植物吸收。根据重金属元素在土壤中的活性大小可分为：可交换态、铁锰水合氧化物结合态、有机结合态、碳酸盐结合态和残留态。残留态的重金属含量可以代表重金属元素在土壤中的背景值，除了它之外，其他形态都可以直接或者间接的被植物吸收。而吸收的部位则是植物的根际，所以根际环境直接影响着重金属固定，活化和吸收。例如根际的pH值、Eh值、根分泌物和根际微生物。大量试验也表明根系分泌物可以酸化，螯合还原重金属，从而使重金属成为植物可吸收的状态。植物体选择性的吸收土壤中的营养物质，也被迫的吸收着过量的重金属。通常pH值的降低，将促使碳酸盐态镉溶解，释放转化为可交换态镉，无疑要加重污染。所以植物被重金属毒害一般发生在酸性条件。
今开发出一种新的利用各种不同性质的天然材质，将其按比例配合成对重金属有效的土壤重金属吸附剂，它的添加会使土壤溶液的PH值提高及还原电位下降，PH值和还原电位是影响土壤中重金属形态变化的重要因子。
本发明土壤重金属吸附剂在不同PH值下，对土壤溶液中所含各种重金属离子进行吸附反应试验，可测得个别重金属吸附量占土壤溶液中个别重金属总量的比例，如下表所示：
PH值铜锌镍镉铅
PH值为2时18%14%12%9%18%
PH值为6时99%73%65%74%99%
经阳离子交换容量的作用，土壤重金属吸附剂可将游离在土壤溶液中的重金属离子在氧化还原的电位下降中增加土壤胶体中的负电位位置吸附更多的重金属离子在其孔隙表面上。
土壤重金属吸附剂孔隙吸附的重金属离子呈内圈错合物与外圈错合物，内圈错合物为低于土壤重金属吸附剂零电位（ZPC）5.9的铜/铅元素，直接吸附在孔隙的表面，外圈错合物为高于吸附剂零电位（ZPC）5.9的镉/锌/镍…等元素吸附在内圈错合物上，吸附的作用及数量直至孔隙吸附达到最大饱和量为止。植物根群只会吸收土壤溶液中的各种元素及养分，土壤中的各种元素经阳离子交换容量的作用，不断的从土壤胶体中游离出来到土壤溶液中供植物吸收，但是被土壤重金属吸附剂吸附的重金属元素，它们被孔隙中的负电位强力的锁住，不会因阳离子交换容量的作用而游离出来，于是土壤溶液中的重金属浓度大幅度下降，溶液中可供植物根群吸收的重金属元素微乎其微，在这种土壤环境下生长出的作物农产品，重金属含量自然极低，符合国家规定的安全含量以下。这项新的技术如果能普及，将有望帮助大米镉含量在规定值以下。
施用本发明土壤重金属吸附剂对土壤及作物会产生下列影响：
1.彻底强力吸附土壤中的重金属元素，使其不会参与阳离子交换，将以吸附住的重金属交换到土壤溶液中，土壤中可供植物吸收的重金属会大量的减少到可允许范围内，同时解决土壤板结现象，使土壤变得松软，不易结固。
2.提高酸碱值到中性（5.5-6.5）区间；
3.改善土壤的物理性，增进土壤的保肥力及保水力；
4.增加土壤有益微生物数量，分解并吸附聚合有毒物质；
5.增进土壤缓冲能力，避免植株的肥伤及肥害；
6.扩张加大土壤的间隙使得土壤的透气性良好；
7.排解土壤障碍，使得土壤活化松化。
具体实施例
本发明土壤重金属吸附剂，包含如下组分，各组分的质量百分比为：泥炭22.8-34.2%，天然腐殖土11.2-26.6%、蚵壳粉10.2-25.8%、生物碳28.8-40.4%。
该土壤重金属吸附剂的制备方法如下：步骤一：各组分按上述质量百分比充分搅拌后，在10℃以上的气温,置放于车间发酵。步骤二：发酵15天后，就可包装。
该土壤重金属吸附剂的使用方法如下：每亩施用500-600公斤土壤重金属吸附剂，均匀分施在农田里，田中需有水，然后用拖拉机打田，将其混入土中，混拌的次数越多越好，让重金属吸附剂与土壤充分混合，拌好后静置3天，这期间水田中的水不进也不出。
本发明土壤重金属吸附剂在土壤中会自动进行下列作用：重金属吸附剂的添加会使土壤溶液的PH值提高及还原电位下降，会使土壤中重金属元素大量密集吸附在吸附剂的孔隙中，而不参与阳离子交换作用进入土壤溶液中，供作物根群吸收。土壤重金属吸附剂中含有大量的腐殖酸，腐殖酸与重金属接触后，经酸化作用，产生大量的重金属盐，浓度逐渐增加，最后形成饱和溶液，产生难溶性沉淀，对重金属产生了有效的抑制作用。
本发明重金属吸附剂为一种富碳贫氮的物质，孔隙度高，比表面积大，容易吸附水与土壤中无机离子，是应用于土壤改良。吸附污染物及重金属，增加肥力，提高作物产量，减缓全球暖化的最佳产品。重金属吸附剂的添加可抑制受污染土壤之重金属的移动性和有效性，本试验专门研究探讨重金属移动性本项专利重金属吸附剂对土壤重金属的吸附反应机制，以及重金属吸附剂添加对浸水土壤中与有效性的影响。
本试验研究利用福建龙岩上杭县紫金山受到重金属污染的土壤，分别于土壤中添加0%，1%，5%的重金属吸附剂。试验结果显示重金属吸附剂添加造成土壤溶液中PH值提高和还原电位下降，浸水还原释放的镉，镍，锌及铜的浓度下降，重金属吸附剂对不同重金属离子吸附能力依序为：
铅﹥铜﹥镉﹥锌﹥镍﹥砷﹥汞，不同重金属的吸附反应受到PH值及离子强度的影响程度不同，由此可知重金属吸附机制不同。即吸附的铅和铜在吸附剂表面形成内圈错合物，而镉锌镍汞砷则形成外圈错合物，累积於土壤之吸附剂可以减少浸水过程中释放大土壤溶液之重金属浓度，对于重金属的形态分布造成影响。
实施例一
［1］土壤重金属吸附剂及其制备方法
所述土壤重金属吸附剂包含以下组分，各组分质量百分比为28.5%泥炭、18.9%天然腐殖土、18.0%蚵壳粉、34.6%生物碳。该土壤重金属吸附剂的制备方法如下：
步骤一：将各组分质量百分比为28.5%泥炭、18.9%天然腐殖土、18.0%蚵壳粉、34.6%生物碳按质量百分比配比在22℃的气温,置放于车间。
步骤二：将上述原料充分搅拌后发酵15天后，就可包装。
使用前先测量试验田土壤重金属含量：选用福建龙岩上杭县紫金山受到重金属污染农田的表土为供试土壤，以A及B为样品代号，所含的重金属有镉，铬，铜，镍，锌等，将土壤样品风干磨碎后，通过10-mesh筛网后收集备用，以王水消化法和ICP-AES分析土壤重金属含量。
本试验使用的重金属吸附剂将其研磨后，通过50-mesh的筛网后，加水装入可分离分子量大小为3500Daltons的透析膜中，再将透析膜置于去离子水中，每日定期换水直到电导度值至50S以下，以去除吸附剂之可溶性盐类，然后将吸附剂冷冻干燥后储存备用。
将整理好的重金属吸附剂以王水消化法处理后，以ICP-AES测定其金属含量：碳/氧/氢/氮/硫等含量，以元素分析仪进行分析，表面之酸碱官能基含量以Boehm滴定法来测定，零电位以PHdrift方法测定。
⑵土壤孵育试验
①.取供试土壤500克，分别添加0%，1%，5%的重金属吸附剂后均匀混合。
②.将样品置于塑胶盒中并加入离子水1公升，搅拌均匀后静置。
③.于孵育盒上方插入三支白金电极和甘汞电极，并将所有电极接于自动资料收集记录器，以定期自动收集每个孵育盒中白金电极所得之还原电位。
④.孵育试验开始后，利用土壤渗滤水装置定期抽取土壤溶液20ml，以0.45um醋酸纤维酯滤膜过滤后收集滤液，并以ICP-AES分析滤液之重金属浓度，以离子层析仪
（Metrohm790）分析阴离子浓度。
⑶重金属吸附剂对重金属之吸附试验
重金属吸附试验以批次法进行，每一组试验进行时，
①.先将2.5g吸附剂均匀散于250mlph4之0.01MKNO3溶液中，
②.接着以吸量管取10ml悬浮溶液置于40ml塑胶离心管中，
③.再加入10ml不同浓度之重金属硝酸盐溶液，所获得之悬浮液之总体积为20ml,离子强度为0.01MKNO3，固液比为5Gl-1,金属初始浓度为0.1mM-1.2mM,
④.将样品离心管置于震荡箱中，在温度25℃下震荡反应24小时，并于反应期间定期调整PH值以控制于目标PH±0.1，
⑤.反应后以孔径0.22um醋酸纤维酯滤膜过滤后收集滤液，并以ICP-AES测定滤液之重金属平衡浓度，并计算重金属吸附量。
⑥.试验不同离子强度影响时，分别以0.001和0.01MKNO3为背景溶液，其他步骤同上。
⑦.试验PH值对重金属吸附的影响时，试验步骤同上，但溶液PH值范围为2-10，金属初始浓度为1.0mM.
⑷X光吸收光谱分析
将吸附反应后的固体样品以去离子水快速清洗，去除残留多余的重金属，再利用真空帮浦将多余的水分抽离，并使影片保持在微湿状态，然后进行重金属X光吸收光谱分析。
不同金属之分析皆以荧光模式进行，并以对应之纯金属元素的K-edge吸收位置进行能量校正（镍为8333eV，铜为8979eV，锌为9659eV，镉为26711eV）。
每个样品至少测定二次后将所得之图谱合并，以Athena程式进行图谱校正，正规化，傅立叶转换等处理，再利用Ariemis程式配合FEFF所获得之理论金属键结参数，以获得吸附剂表面吸附之重金属的键结键长和配位数等结果。
每亩施用500公斤重金属吸附剂，均匀分施在农田里，田中需有水，然后用拖拉机打田，将其混入土中，混拌的次数越多越好，让重金属吸附剂与土壤充分混合，拌好后静置3天，这期间水田中的水不进也不出。
试验结果显示青原生科重金属吸附剂添加可明显改善泥岩土壤物理性质，随吸附剂添加量的增加，土壤总体密度显著降低0.18Mg/m3-0.43Mg/m3,孔隙度增加12%-19%，饱和导水度仅于10%添加量下显著提升，土壤团粒平均粒径增加0.6-9.2mm，土壤硬度降低10mm-17mm，水分含量显著增加6-20%，显著降低土壤冲蚀量至少42-87%。
实施例二
［1］土壤重金属吸附剂及其制备方法
所述土壤重金属吸附剂包含以下组分，各组分质量百分比为22.8%泥炭、26.6%天然腐殖土、10.2%蚵壳粉、40.4%生物碳。该土壤重金属吸附剂的制备方法如下：
步骤一：将各组分质量百分比为22.8%泥炭、26.6%天然腐殖土、10.2%蚵壳粉、40.4%生物碳按质量百分比配比在26℃的气温,置放于车间。
步骤二：将上述原料充分搅拌后发酵15天后，就可包装。
使用前先测量试验田土壤重金属含量：选用福建龙岩上杭县紫金山受到重金属污染农田的表土为供试土壤，以C及D为样品代号，所含的重金属有镉，铬，铜，镍，锌等，将土壤样品风干磨碎后，通过10-mesh筛网后收集备用，以王水消化法和ICP-AES分析土壤重金属含量。
本试验使用的重金属吸附剂将其研磨后，通过50-mesh的筛网后，加水装入可分离分子量大小为3500Daltons的透析膜中，再将透析膜置于去离子水中，每日定期换水直到电导度值至50S以下，以去除吸附剂之可溶性盐类，然后将吸附剂冷冻干燥后储存备用。
将整理好的重金属吸附剂以王水消化法处理后，以ICP-AES测定其金属含量：碳/氧/氢/氮/硫等含量，以元素分析仪进行分析，表面之酸碱官能基含量以Boehm滴定法来测定，零电位以PHdrift方法测定。
⑵土壤孵育试验
①.取供试土壤500克，分别添加0%，1%，5%的重金属吸附剂后均匀混合。
②.将样品置于塑胶盒中并加入离子水1公升，搅拌均匀后静置。
③.于孵育盒上方插入三支白金电极和甘汞电极，并将所有电极接于自动资料收集记录器，以定期自动收集每个孵育盒中白金电极所得之还原电位。
④.孵育试验开始后，利用土壤渗滤水装置定期抽取土壤溶液20ml，以0.45um醋酸纤维酯滤膜过滤后收集滤液，并以ICP-AES分析滤液之重金属浓度，以离子层析仪
（Metrohm790）分析阴离子浓度。
⑶重金属吸附剂对重金属之吸附试验
重金属吸附试验以批次法进行，每一组试验进行时，
⑤.先将2.5g吸附剂均匀散于250mlph4之0.01MKNO3溶液中，
⑥.接着以吸量管取10ml悬浮溶液置于40ml塑胶离心管中，
⑦.再加入10ml不同浓度之重金属硝酸盐溶液，所获得之悬浮液之总体积为20ml,离子强度为0.01MKNO3，固液比为5Gl-1,金属初始浓度为0.1mM-1.2mM,
⑧.将样品离心管置于震荡箱中，在温度25℃下震荡反应24小时，并于反应期间定期调整PH值以控制于目标PH±0.1，
⑤.反应后以孔径0.22um醋酸纤维酯滤膜过滤后收集滤液，并以ICP-AES测定滤液之重金属平衡浓度，并计算重金属吸附量。
⑥.试验不同离子强度影响时，分别以0.001和0.01MKNO3为背景溶液，其他步骤同上。
⑦.试验PH值对重金属吸附的影响时，试验步骤同上，但溶液PH值范围为2-10，金属初始浓度为1.0mM.
⑷X光吸收光谱分析
将吸附反应后的固体样品以去离子水快速清洗，去除残留多余的重金属，再利用真空帮浦将多余的水分抽离，并使影片保持在微湿状态，然后进行重金属X光吸收光谱分析。
不同金属之分析皆以荧光模式进行，并以对应之纯金属元素的K-edge吸收位置进行能量校正（镍为8333eV，铜为8979eV，锌为9659eV，镉为26711eV）。
每个样品至少测定二次后将所得之图谱合并，以Athena程式进行图谱校正，正规化，傅立叶转换等处理，再利用Ariemis程式配合FEFF所获得之理论金属键结参数，以获得吸附剂表面吸附之重金属的键结键长和配位数等结果。
每亩施用500公斤重金属吸附剂，均匀分施在农田里，田中需有水，然后用拖拉机打田，将其混入土中，混拌的次数越多越好，让重金属吸附剂与土壤充分混合，拌好后静置3天，这期间水田中的水不进也不出。
试验结果显示青原生科重金属吸附剂添加可明显改善泥岩土壤物理性质，随吸附剂添加量的增加，土壤总体密度显著降低0.21Mg/m3-0.45Mg/m3,孔隙度增加11%-21%，饱和导水度仅于10%添加量下显著提升，土壤团粒平均粒径增加0.4-9.5mm，土壤硬度降低12mm-18mm，水分含量显著增加7-21%，显著降低土壤冲蚀量至少39-89%。
实施例三：
［1］土壤重金属吸附剂及其制备方法
所述土壤重金属吸附剂包含以下组分，各组分质量百分比为34.2%泥炭、11.2%天然腐殖土、25.8%蚵壳粉、28.8%生物碳。该土壤重金属吸附剂的制备方法如下：
步骤一：将各组分质量百分比为34.2%泥炭、11.2%天然腐殖土、25.8%蚵壳粉、28.8%生物碳按质量百分比配比在25℃的气温,置放于车间。
步骤二：将上述原料充分搅拌后发酵15天后，就可包装。
使用前先测量试验田土壤重金属含量：选用福建龙岩上杭县紫金山受到重金属污染农田的表土为供试土壤，以E及F为样品代号，所含的重金属有镉，铬，铜，镍，锌等，将土壤样品风干磨碎后，通过10-mesh筛网后收集备用，以王水消化法和ICP-AES分析土壤重金属含量。
本试验使用的重金属吸附剂将其研磨后，通过50-mesh的筛网后，加水装入可分离分子量大小为3500Daltons的透析膜中，再将透析膜置于去离子水中，每日定期换水直到电导度值至50S以下，以去除吸附剂之可溶性盐类，然后将吸附剂冷冻干燥后储存备用。
将整理好的重金属吸附剂以王水消化法处理后，以ICP-AES测定其金属含量：碳/氧/氢/氮/硫等含量，以元素分析仪进行分析，表面之酸碱官能基含量以Boehm滴定法来测定，零电位以PHdrift方法测定。
⑵土壤孵育试验
①.取供试土壤500克，分别添加0%，1%，5%的重金属吸附剂后均匀混合。
②.将样品置于塑胶盒中并加入离子水1公升，搅拌均匀后静置。
③.于孵育盒上方插入三支白金电极和甘汞电极，并将所有电极接于自动资料收集记录器，以定期自动收集每个孵育盒中白金电极所得之还原电位。
④.孵育试验开始后，利用土壤渗滤水装置定期抽取土壤溶液20ml，以0.45um醋酸纤维酯滤膜过滤后收集滤液，并以ICP-AES分析滤液之重金属浓度，以离子层析仪
（Metrohm790）分析阴离子浓度。
⑶重金属吸附剂对重金属之吸附试验
重金属吸附试验以批次法进行，每一组试验进行时，
⑨.先将2.5g吸附剂均匀散于250mlph4之0.01MKNO3溶液中，
⑩.接着以吸量管取10ml悬浮溶液置于40ml塑胶离心管中，
.再加入10ml不同浓度之重金属硝酸盐溶液，所获得之悬浮液之总体积为20ml,离子强度为0.01MKNO3，固液比为5Gl-1,金属初始浓度为0.1mM-1.2mM,
.将样品离心管置于震荡箱中，在温度25℃下震荡反应24小时，并于反应期间定期调整PH值以控制于目标PH±0.1，
⑤.反应后以孔径0.22um醋酸纤维酯滤膜过滤后收集滤液，并以ICP-AES测定滤液之重金属平衡浓度，并计算重金属吸附量。
⑥.试验不同离子强度影响时，分别以0.001和0.01MKNO3为背景溶液，其他步骤同上。
⑦.试验PH值对重金属吸附的影响时，试验步骤同上，但溶液PH值范围为2-10，金属初始浓度为1.0mM.
⑷X光吸收光谱分析
将吸附反应后的固体样品以去离子水快速清洗，去除残留多余的重金属，再利用真空帮浦将多余的水分抽离，并使影片保持在微湿状态，然后进行重金属X光吸收光谱分析。
不同金属之分析皆以荧光模式进行，并以对应之纯金属元素的K-edge吸收位置进行能量校正（镍为8333eV，铜为8979eV，锌为9659eV，镉为26711eV）。
每个样品至少测定二次后将所得之图谱合并，以Athena程式进行图谱校正，正规化，傅立叶转换等处理，再利用Ariemis程式配合FEFF所获得之理论金属键结参数，以获得吸附剂表面吸附之重金属的键结键长和配位数等结果。
每亩施用600公斤重金属吸附剂，均匀分施在农田里，田中需有水，然后用拖拉机打田，将其混入土中，混拌的次数越多越好，让重金属吸附剂与土壤充分混合，拌好后静置3天，这期间水田中的水不进也不出。
试验结果显示青原生科重金属吸附剂添加可明显改善泥岩土壤物理性质，随吸附剂添加量的增加，土壤总体密度显著降低0.23Mg/m3-0.48Mg/m3,孔隙度增加16%-21%，饱和导水度仅于10%添加量下显著提升，土壤团粒平均粒径增加0.5-9.7mm，土壤硬度降低13mm-19mm，水分含量显著增加6-24%，显著降低土壤冲蚀量至少41-91%。
由上可知，重金属吸附剂在土壤重金属的形态转变上可扮演着重要的角色，在以一定程度的添加重金属吸附剂于土壤中，可确定会抑制重金属在土壤中的移动性和生物有效性，而降低其对环境及作物的危害。
Claims (1)
1.土壤重金属吸附剂，其特征在于，包含如下组分，各组分的质量百分比为：泥炭22.8-34.2％，天然腐殖土11.2-26.6％、蚵壳粉10.2-25.8％、生物碳28.8-40.4％；所述的土壤重金属吸附剂制备方法如下：步骤一：各组分按上述质量百分比充分搅拌后，在10℃以上的气温,置放于车间发酵；步骤二：发酵15天后就可包装；该土壤重金属吸附剂的使用方法如下：每亩施用500-600公斤土壤重金属吸附剂，让土壤重金属吸附剂与土壤充分混合，拌好后静置3天，这期间水田中的水不进也不出。
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